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2019 年度 実績報告書

有限密度格子QCDにおける一次相転移線の終点の数値的研究

公募研究

研究領域量子クラスターで読み解く物質の階層構造
研究課題/領域番号 19H05146
研究機関新潟大学

研究代表者

江尻 信司  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10401176)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード素粒子論 / 計算物理
研究実績の概要

ハドロン相からクォーク・グル-オン相に変化するQCDの有限温度相転移は、低密度では熱力学的特異性を持たないクロスオーバーで、ある臨界密度から一次相転移に変わると予想されている。その高密度での相転移の性質の変化を、熱浴中での粒子密度の出現確率を表す確率分布関数に注目することにより研究している。粒子密度の確率分布関数は、大分配関数から、粒子数を固定してカノニカル分配関数を構築することによって得られる。しかし、格子QCDの有限温度相転移を理解するうえで重要なZ(3)センター対称性が、有限格子で厳密に保たれている場合、粒子数が3の倍数の場合を除き、確率分布関数は必ずゼロとなる。U(1)ゲージ理論の場合、この問題はより極端で、センター対称性により電荷がある状態は存在できなくなる。本研究では、その問題に対する解決策を議論した。同時に、有限密度格子ゲージ理論における重要問題である符号問題の、センター対称性による回避方法を提案した。この問題は、有限体積で計算する場合、センター対称性を壊さない限り、閉じ込めのオーダーパラメター:ポリヤコフ・ループの期待値が常にゼロになる問題と、本質的に同じである。極端な例であるU(1)格子ゲージ理論において、フェルミオン質量が重い場合、実際に数値シミュレーションを行い、本研究で提案した方法により有限密度での計算が可能であることを例示した。さらに、この方法のQCDへの適用について議論した。
また、最近注目されているグラディエント・フローという方法を用いた熱力学量の計算も行った。特に、SU(3)ゲージ理論の一次相転移点における潜熱について詳しく調べ、従来の方法と比較した。格子が粗い場合の結果は一致し、同じ計算コストでより細かい格子での精度の良い結果が得られることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

有限密度での相転移の性質を調べるために必要な、粒子密度の確率分布関数の計算方法の開発を行った。それとともに、ゼロ密度でクォークが重い領域の一次相転移がクロスオーバーに変わる臨界クォーク質量の研究や、熱力学量の計算に劇的な進展をもたらす可能性がある、グラディエント・フロー法により熱力学量を相転移点付近で計算する研究を行った。研究自体は順調に進んでいるが、2020年3月以降、新型コロナウイルスの感染が世界的に広がったため、国内外の学会・研究会がほとんど中止になった。そのため、口頭での研究発表はオンライン研究会でしかできていない。

今後の研究の推進方策

研究自体は順調で、いくつかの研究成果が得られたが、2020年3月以降、研究会がほとんど中止になったため、研究発表は国内のオンライン研究会でしかできていない。さらに、新型コロナウィルス感染拡大防止のために、オンラインによる新しい形式の授業を模索することとなった。その立ち上げのために教務が忙しく、論文書きも遅れている。今後は論文を完成させ、国際研究会で研究発表を行う予定である。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Nf=2+1 QCD thermodynamics with gradient flow using two-loop matching coefficients2020

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Yusuke、Ejiri Shinji、Kanaya Kazuyuki、Kitazawa Masakiyo、Suzuki Hiroshi、Umeda Takashi、WHOT-QCD Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 014510 (1-25)

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.014510

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Determination of the endpoint of the first order deconfiniement phase transition in the heavy quark region of QCD2020

    • 著者名/発表者名
      Ejiri Shinji、Itagaki Shota、Iwami Ryo、Kanaya Kazuyuki、Kitazawa Masakiyo、Kiyohara Atsushi、Shirogane Mizuki、Taniguchi Yusuke、Umeda Takashi、WHOT-QCD Collaboration
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: LATTICE 2019 ページ: 71 (1-7)

    • DOI

      10.22323/1.363.0071

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study of 2+1 flavor finite-temperature QCD using improved Wilson quarks at the physical point with the gradient flow2020

    • 著者名/発表者名
      Kanaya Kazuyuki、Baba Atsushi、Suzuki Asobu、Ejiri Shinji、Kitazawa Masakiyo、Suzuki Hiroshi、Taniguchi Yusuke、Umeda Takashi
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: LATTICE 2019 ページ: 88 (1-7)

    • DOI

      10.22323/1.363.0088

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Calculation of PCAC mass with Wilson fermion using gradient flow2020

    • 著者名/発表者名
      Baba Atsushi、Ejiri Shinji、Kanaya Kazuyuki、Kitazawa Masakiyo、Suzuki Asobu、Suzuki Hiroshi、Taniguchi Yusuke、Umeda Takashi
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: LATTICE 2019 ページ: 191 (1-7)

    • DOI

      10.22323/1.363.0191

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] End point of the first-order phase transition of QCD in the heavy quark region by reweighting from quenched QCD2020

    • 著者名/発表者名
      Ejiri Shinji、Itagaki Shota、Iwami Ryo、Kanaya Kazuyuki、Kitazawa Masakiyo、Kiyohara Atsushi、Shirogane Mizuki、Umeda Takashi、WHOT-QCD Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: 054505

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.054505

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Latent heat and pressure gap at the first-order deconfining phase transition of SU(3) Yang-Mills theory using the small flow-time expansion method2020

    • 著者名/発表者名
      WHOT-QCD Collaboration、Shirogane Mizuki、Ejiri Shinji、Iwami Ryo、Kanaya Kazuyuki、Kitazawa Masakiyo、Suzuki Hiroshi、Taniguchi Yusuke、Umeda Takashi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 ページ: 013B08

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa184

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Equation of state near the first order phase transition point of SU(3) gauge theory using gradient flow2019

    • 著者名/発表者名
      Shirogane Mizuki、Ejiri Shinji、Iwami Ryo、Kanaya Kazuyuki、Kitazawa Masakiyo、Suzuki Hiroshi、Taniguchi Yusuke、Umeda Takashi
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: LATTICE 2018 ページ: 164

    • DOI

      10.22323/1.334.0164

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study of energy-momentum tensor correlation function in Nf=2+1 full QCD for QGP viscosities2019

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Yusuke、Baba Atsushi、Suzuki Asobu、Ejiri Shinji、Kanaya Kazuyuki、Kitazawa Masakiyo、Shimojo Takanori、Suzuki Hiroshi、Umeda Takashi
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: LATTICE 2018 ページ: 166

    • DOI

      10.22323/1.334.0166

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Measuring of chiral susceptibility using gradient flow2019

    • 著者名/発表者名
      Baba Atsushi、Ejiri Shinji、Kanaya Kazuyuki、Kitazawa Masakiyo、Shimojo Takanori、Suzuki Asobu、Suzuki Hiroshi、Taniguchi Yusuke、Umeda Takashi
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: LATTICE 2018 ページ: 173

    • DOI

      10.22323/1.334.0173

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Small flow-time expansion 法によるSU(3)格子ゲージ理論の一次相転移点における潜熱と圧力差2021

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] End point of first order phase transitions and sign problem in finite density lattice gauge theories2020

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      第3回クラスター階層領域研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 有限密度格子ゲージ理論におけるセンター対称性による符号問題の回避法を 用いた粒子密度確率分布関数2020

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      熱場の量子論とその応用
  • [学会発表] センター対称性による有限密度格子ゲージ理論における符号問題の回避2020

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] Quark number distribution function and center symmetry in finite density lattice QCD2020

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      International Symposium on Clustering as a Window on the Hierarchical Structure of Quantum Systems (CLUSHIQ2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] 有限密度格子QCDにおけるクォーク密度確率分布関数と符号問題について2020

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会 (開催中止)
  • [学会発表] Numerical study of the endpoint of first order phase transition lines in finite density Lattice QCD Density Fluctuations, Sign problem2019

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      第二回クラスター階層領域研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Determination of the endpoint of the first order deconfiniement phase transition in the heavy quark region of QCD2019

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      Lattice 2019, International Symposium on Lattice Field Theory
    • 国際学会
  • [学会発表] Center symmetry and the sign problem of finite density lattice gauge theory2019

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      XQCD 2019, International workshop on QCD in extreme conditions
    • 国際学会
  • [学会発表] 有限密度格子ゲージ理論における符号問題とセンター対称性2019

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      熱場の量子論とその応用
  • [学会発表] 有限密度格子QCDにおけるクォーク密度確率分布関数と符号問題について2019

    • 著者名/発表者名
      江尻 信司
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会

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公開日: 2021-12-27  

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